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一種多點(diǎn)測溫系統的設計
作者：
時(shí)間：2013-07-05
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1 溫度傳感器DS18B20介紹
DALLAS公司單線(xiàn)數字溫度傳感器DS18B20是一種新的“一線(xiàn)器件”，它具有體積小、適用電壓寬等特點(diǎn)。一線(xiàn)總線(xiàn)獨特而且經(jīng)濟的特點(diǎn)，使用戶(hù)可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò )，為測量系統的構建引入全新概念。DS18B20支持“一線(xiàn)總線(xiàn)”接口，測量溫度范圍為-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃范圍內，精度為±0.5℃；通過(guò)編程可實(shí)現9～12位的數字值讀數方式；可以分別在93.75ms和750ms內將溫度值轉化為9位和12位的數字量。每個(gè)DS18B20具有唯一的64位長(cháng)序列號，存放于DS18B20內部ROM只讀存儲器中。
DS18B20溫度傳感器的內部存儲器包括1個(gè)高速暫存RAM和1個(gè)非易失性的電可擦除E2RAM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結構寄存器。暫存存儲器包含了8個(gè)連續字節，前2字節為測得的溫度信息，第1個(gè)字節為溫度的低8位，第2個(gè)字節為溫度的高8位。高8位中，前4位表示溫度的正(全“0”)與負(全“1”)；第3個(gè)字節和第4個(gè)字節為T(mén)H、TL的易失性拷貝；第5個(gè)字節是結構寄存器的易失性拷貝，此三個(gè)字節內容在每次上電復位時(shí)被刷新；第6、7、8個(gè)字節用于內部計算；第9個(gè)字節為冗余檢驗字節。所以，讀取溫度信息字節中的內容，可以相應地轉化為對應的溫度值。表1列出了溫度與溫度字節間的對應關(guān)系。 
2 系統硬件結構
系統分為現場(chǎng)溫度數據采集和上位監控PC兩部分。圖1為系統的結構圖。需要指出的是，下位機可以脫離上位PC機而獨立工作。增加上位機的目的在于能夠更方便地遠離現場(chǎng)實(shí)現監控、管理?，F場(chǎng)溫度采集部分采用8051單片機作為中央處理器，在P1.0口掛接10個(gè)DS18B20傳感器，對10個(gè)點(diǎn)的溫度進(jìn)行檢測。非易失性RAM用作系統溫度采集及運行參數等的緩沖區。上位PC機通過(guò)RS485通信接口與現場(chǎng)單片微處理器通信，對系統進(jìn)行全面的管理和控制，可完成數據記錄，打印報表等工作。 
系統各模塊分析如下：
2.1 DS18B20與單片機的接口電路
DS18B20與8051單片機連接非常簡(jiǎn)單，只需將DS18B20信號線(xiàn)與單片機一位I/O線(xiàn)相連，且一位I/O線(xiàn)可連接多個(gè)DS18B20，以實(shí)現單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度測量。DS18B20可以通過(guò)2種方式供電：外加電源方式和寄生電源方式。前者需要外加電源，電源的正負極分別與DS18B20的VDD和GND相連接。后者采用寄生電源，將DS18B20的VDD與GND接在一起，當總線(xiàn)上出現高電平時(shí)，上拉電阻提供電源；當總線(xiàn)低電平時(shí)，內部電容供電。由于采用外加電源方式更能增強DS18B20的抗干擾性，故本設計采用這種方式。在實(shí)際應用中，傳感器與單片機的距離往往在幾十米到幾百米，傳輸線(xiàn)的寄生電容對DS18B20的操作也有一定的影響，所以往往在接口的地方稍加改動(dòng)，以增加芯片的驅動(dòng)能力和減少傳輸線(xiàn)電容效應帶來(lái)的影響，達到遠距離傳輸的目的。
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